旋挖钻机双底钻头知识一览

关于双底钻头相信大家并不陌生,今天从以下七点来统一的说一些关于双底钻头的知识:切削/破碎顺序、连续性、间距互补、角度、进渣口、通道。

①切削/破碎顺序

a.破碎试验:根据著名采矿专家,比利时蒙斯理工大学J.Brych(伯吕克)教授岩石破碎试验,在岩石上先劈开宽6mm,深mm的槽,钻头用硬质合金制成,端面积1cm*钻头离岩槽的距离不同,侵人岩石的轴压也不同,随着离岩槽距离增加,钻头侵人岩石所需的轴压也逐渐增大。

b.根据J.Brych教授岩石破碎试验理论,齿尖越接近中空位置,岩石越容易破碎。因此通过钻具结构或装置改变钻齿切削/破碎顺序,中心导向齿最高,两侧钻齿依次降低,直至边齿最低,由中心导向齿最先钻进,其他钻齿依次跟进钻进。由于改变了切削/破碎顺序,钻齿内侧中空,提升了破碎人岩能力。

②连续性

钻齿连续性即把钻齿组合形成整体,连续性钻进,没有盲区,可提升钻进能力,降低钻齿损耗。连续性包括:钻齿高低落差、钻齿间距和内外倾斜等。

a.均匀落差:除导向齿外,内齿至边齿由高至低落差均匀分布,可改变切削/破碎顺序,钻齿破碎阻力均勾分配,降低钻进阻力,并降低钻齿损耗。落差过大失去连续性,落差太小不能发挥切削/破碎顺序作用。

b.钻齿间距:不同的钻具类型其钻齿间距不同,例如双底双开与双底单开,同样选用30/50mm截齿,双底单开失去了另组齿的间距互补,因此钻齿间距更小。选用不同钻齿类型及型号其钻齿间距具有较大差异。钻齿何距过大失去连续性产生盲区,增加分进阳力及磨损齿体间距过小增加按触面积,降低钻进能力。因此,钻齿间距合适为好。钻齿间距应平均分布,这样可保障每个齿负载均匀。

以双底双开为例,左右两组钻齿为互补关系,因此齿距比双底单开大。两个钻齿最大中心距为两个钻齿体直径/宽度相加的总和,即30/50截齿齿体直径为50mm,50mmx2=mm,两个截齿最大中心距为mm;;假如使用FZ54T扁齿,两个齿体直径相加为mm,即两个钻齿最大中心距为mm。

当然,地层越软,对钻齿的间距要求就越没那么严谨,因钻齿在钻进时对钻齿周边影响及扰动范围增加;而地层强度越高,对钻齿间距要求越精密,钻齿破碎点及切削面的影响范围越小,因此,间距适当缩小。例如,同样30/50截齿,其中心距可缩小至80mm。

c.内外倾斜:钻底中心为导向齿,离导向齿最近的为内齿,内齿向内侧倾斜,与导向齿相邻;最外侧的钻齿为边齿,边齿外倾尺寸必须大于钻体,以保障钻孔直径,保护边齿和钻体。因此,从内齿向内倾斜~边齿向外倾斜,需要均匀分布每个钻齿倾斜角度,实现平稳过渡。因此钻齿组形成个圆弧状,此种圆弧状态即内外倾齿连续性。

如果倾斜角度非均匀分布,某个齿突然倾斜,该位置形成钻进盲区,磨齿体、托底,增加钻进负载。

③间距互补

a.双底双开钻头,左右两侧各一-组钻齿,左侧和右侧的钻齿错开排布,即侧的钻齿始终在另一侧两个钻齿中间位置。这种间距互补的排布方式,可提升钻进能力,消除盲区,降低钻齿损耗,提升切削/破碎能力。

b.岩槽/岩脊:双底双开钻头间距互补布齿,一侧钻齿组回转将岩层端面两侧破碎出岩槽另侧钻齿组回转°破碎岩脊。岩脊两侧为岩槽,即两侧中空,岩脊易于破碎,降低了破碎阻力,提升破碎效率。

④角度

钻齿角度决定着齿尖接触面积刃面面积接地比压→切削破碎能力。

钻齿角度并不像传说中的那样从20几度至60多度这么大的调整范围,它基本在很小的范围区间内调整。确定了钻齿类型及型号,其角度基本就可以确定。钻齿角度固然重要,但并不是钻斗技术参数的全部,只是其中--项,因此不要一提到钻头就只有角度。

钻齿角度主要影响接地比压,角度大刃面面积小,压强高易切人,但不利于扭矩切削;角度小刃面面积大,钻齿压强小切人少,扭矩负载轻,但施工效率低。

钻齿角度让齿尖点/线方式接触,而避免“面”接触。角度小影响轴压,角度大影响扭矩,因此,设定钻齿角度时应考虑轴压、扭矩和钻齿因素。

a.斗齿齿体较长,扁形结构,线式刀具以切削为主,角度介于40°~45°,最大角度不易超过45°。斗齿角度小会造成齿刃面积增加,降低切入性能:;斗齿角度大会造成折齿或跳钻,甚至不进尺。

b.截齿为圆锥形齿体,齿体较短,点式刀具以破碎为主,角度介于45°~50°为宜。截齿角度过小,会造成齿体托底及磨损,影响钻进性能及钻齿损耗;截齿角度大增加合金磨损,导致研磨或跳钻现象,降低钻进效率,甚至不进尺。

裙边齿:在边齿后面增添一组钻齿,与边齿协同作战,同破碎,它即是裙边齿。随桩径增加,钻头周长增加即线速度增加,如果只有一个边齿孤军奋战,不但战斗能力有限,也很容易磨损,增加裙边齿可缓解线速度问题;此外,钻进最大阻力来源于桩周、裙边齿针对桩周提破碎频率,提升钻进能力。

裙边齿与边齿平行,在同一水平高度。裙边齿最多为三个钻齿,外、中分布。裙边齿只有截齿一种类型,其规格为常用的30/50mm截齿。

⑤进渣口

a.位置:齿板与钻齿角度一致,因此齿板必须前倾,在齿板高度及前倾的作用下,钻齿就会向前探出许多(超出中心位置),钻齿向前越多盲区就越大,因此,进渣口采用非对称设计,让齿板整体后移,钻齿尽可能地平行于中心,此举可消除钻进盲区。

b.尺寸:优化钻齿实现高效率掘进,被切削破碎下的岩屑通过齿板导向进人钻体如果进渣口尺时小于进渣流量,阻挡了岩屑进人钻体内,就会增加钻进阻力,导致钻谁向后面及侧面溢流,出现钻渣上推力不足单斗钻进深度不足糊底阻力大等现象。因此要保持进渣口大尺寸设计,保障进渣流量,降阻并增加单斗进尺深度。

⑥通道

虽然通道与钻进没有直接关联,但前文已讲到,大的钻体直径有利于定位导向,但同时也会导致钻体与孔壁之间的间距缩小,j同时在钻进过程中,在扭矩和轴压作用下,会有部分渣土/岩屑进入钻体与孔壁之间,当提钻起步时会产生吸钻等现象。

把导流通道设计在钻体内部,钻进时通道被旋转底板遮挡保护,反转提钻时打开通道让空气泥浆从钻体内部流通至钻底,消除吸钻现象。此举设计可以保障钻体直径,同时让通道不受钻渣岩屑的干扰。无论是提钻起步还是在提钻过程中绝大部分泥浆从钻体内部流通。




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